propuesta de enlace de fibra Óptica entre bogotÁ y...
TRANSCRIPT
1
Resumen — En esta propuesta se realiza la planeación de un
enlace de fibra óptica entre las ciudades de Bogotá y Santa Marta
con dos ciudades intermedias donde se hacen hipotéticos puntos de
bajada y subida de canales en el enlace, con este objetivo se asiste
a Google maps para observar las carreteras existentes entre estas
dos ciudades capitales y también para hacer la exploración de las
dos ciudades intermedias donde se hace la bajada y subida de
canales en el enlace. Teniendo una vez clara la ruta, se procede a
establecer los equipos y cable necesarios, de acuerdo a las
características del cable, equipo y las distancias de los enlaces
entre ciudades, se procede a calcular el presupuesto de ancho de
banda y de potencia , de acuerdo a los cuales se brindará la
calidad de servicio en cuanto a la transmisión de datos y calidad
de señal, y por ultimo el costo de implementación, en donde se
hace un presupuesto de los costos en caso de llevar el ejercicio de
implementación a la realidad.
Abstract — In this proposal, the planning of a fiber optic
link between the cities of Bogotá and Santa Marta is carried
out with two intermediate cities where hypothetical points
of download and upload of channels are made in the link,
with this objective we attend Google maps to observe the
existing roads between these two capital cities and also to
make the exploration of the two intermediate cities where
the descent and rise of channels in the link is made. Once
the route is clear, we proceed to establish the necessary
equipment and cable, according to the characteristics of the
cable, equipment and distances of the links between cities,
we proceed to calculate the budget bandwidth and power,
according to which the quality of service will be provided in
terms of data transmission and signal quality, and finally
the cost of implementation, where a budget of the costs is
made in case of carrying the implementation exercise to
reality.
Palabras claves— Fibra óptica, amplificador, empalme,
modulo add & drop, conector, canal, ancho de banda , potencia.
I.
II. INTRODUCCION
os primeros enlaces punto a punto comerciales compuestos
básicamente de un láser, una fibra óptica y un fotodetector
aparecieron a finales de los años setenta. A estos enlaces se les
conoce como primera generación de enlaces basados en fibra
óptica, se caracterizan por el empleo de fibra multimodo que en
ese entonces presentaba una atenuación de 5dB/km y el uso de
laser de semiconductor GaAIAs/GaAs que emiten luz a una
longitud de onda de alrededor de unos 820 nm. La tasa de bits
de estos sistemas no llegaba a 50 mB/s y la máxima distancia
de transmisión que se podía alcanzar era de unos 10 Km.
La comunicación entre dos puntos separados por mas de 10 km
se podía lograr haciendo uso de los sistemas de repetidores, lo
que quiere decir que al llegar aun tramo de 10km se debe
regenerar la señal en el dominio eléctrico utilizando el repetidor
que nuevamente lanza la señal a lo largo de otro tramo de cable
de fibra de 10 kilómetros, esta forma de extender el enlace de
fibra tiene la desventaja de que además de ser costosa hacia un
cuello de botella al llevar constantemente la señal del dominio
óptico al eléctrico y viceversa , debido a que los dispositivos no
podían hacer esta conversión a la misma velocidad que llegaban
los bits.
En la actualidad bastante ha mejorado la transmisión de
información a través de enlaces ópticos esto se evidencia en
planes de internet cuyas velocidades son mucho más altas en
contraste a las prestadas por los servicios basados en
tecnologías del dominio eléctrico. Actualmente en Colombia el
gobierno está realizando el “Proyecto Nacional de Fibra
Óptica” con el cual se llevará la tecnología de fibra óptica a 788
municipios y 2000 instituciones públicas. En el ámbito regional
según El Observatorio Regional de Banda Ancha de la
Comisión Económica para América Latina y el Caribe
(CEPAL) se indica que existe un problema de acceso al internet
debido al costo de acceso al mismo, esto debido en parte a que
se sigue usando el cable de cobre como medio de conexión, muy
pocos países han actualizado sus redes, se tiene como referente
a Uruguay quien ha logrado el costo más bajo y las velocidades
más altas en Latinoamérica.
PROPUESTA DE ENLACE DE FIBRA ÓPTICA ENTRE BOGOTÁ Y SANTA MARTA
A. Castillo, C. Pardo, D. Yepez
Universidad Distrital Francisco José de Caldas [email protected], [email protected],
L
2
III. OBJETIVOS
Objetivo General: Diseñar una propuesta de un enlace entre
Bogotá y Santa Marta con puntos de subida y bajada de canales
en el enlace.
Objetivos Específicos:
• Determinar la ruta donde se realizará el tendido del cable
de fibra óptica, analizando que tipo de fibra y tendido
representa la mejor opción para el diseño.
• Establecer dos puntos intermedios de subida y bajada de
información dentro del enlace.
• Calcular el presupuesto de ancho de banda y de potencia
en el trayecto seleccionado.
• Realizar simulaciones en el software Optisystem del
recorrido de la fibra.
IV. PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN
¿Cómo planear un enlace de fibra óptica de Bogotá a Santa
Marta haciendo bajada y subida de canales en el enlace en dos
ciudades intermedias, garantizando una buena potencia y una
buena tasa de transmisión de datos?
V. HIPÓTESIS
Se puede brindar conectividad y una transmisión de datos
satisfactoria a través de una infraestructura de fibra óptica a dos
ciudades capitales y a dos ciudades intermedias
VI. JUSTIFICACIÓN TÉCNICA
Los hogares colombianos exigen cada vez mas internet, en
2010, en promedio, en cada hogar con conexión a internet había
10 dispositivos conectados. En 2017 la cifra paso a 25 y las
proyecciones para 2022 es de 50 dispositivos.
Teniendo en cuenta esta tendencia los operadores han hecho
enormes esfuerzos en hacer el montaje de la estructura de fibra
óptica ya que esta es la mas adecuada para cumplir con los
requerimientos de conectividad del mercado. Citando a la
revista dinero respecto al operador ETB dice:
“En el periodo 2012-2015 –la administración anterior– se
decide que no será vendida y se lanza en un proceso de
adquisición, con inversiones por $2,1 billones. La red de fibra
óptica representa casi la mitad de estas inversiones, y las otras
fueron a televisión, la licencia de celulares con Tigo, una firma
de satélite y la operación de una empresa de televisión por
suscripción en Cúcuta. Para dimensionar la inversión, eso
equivale a cerca de 50% de los activos de la ETB hoy.” [1]
Según esta información se puede evidenciar un cambio de
paradigma respecto a la forma de brindar el servicio de internet
junto con el servicio de televisión y telefonía.
Ahora mas allá de la visión del mercado y de los operadores, el
gobierno también ha tenido en cuenta la importancia de la
actualización de la infraestructura de telecomunicaciones del
país, En una rendición de cuentas del ministerio de Tecnología
de la información y las telecomunicaciones el presidente Santos
reporta el crecimiento de la red de fibra de esta manera:
“El Gobierno Nacional desplegó infraestructura tecnológica por
todo el territorio, en conjunto con el sector privado, para llevar
Internet a todos los municipios del país.
Primero se completaron 10 cables submarinos y se conectaron
1.075 cabeceras municipales, es decir el 96% del total, gracias
a la Red de Fibra Óptica. Luego, para llegar al 4% restante en
la Orinoquía, la Amazonía y el Chocó, se diseñó el proyecto
Red de Alta Velocidad, que ya ha conectado 33 municipios de
estas regiones de difícil acceso, cruzando selvas, ríos y
montañas.” [2]
Ilustración 1 Evolución de la infraestructura óptica
Según la ilustración 1 se puede observar el aumento de la
cobertura, este aumento mejora la solución de ultima milla para
cientos de miles de usuarios, además de redundancia, en caso
de existir fallos en algún enlace, también pone al país en
competitividad respecto a sus vecinos , puesto que la inversión
en infraestructura óptica es una dinámica que viene sucediendo
en toda la región , como se puede observar en la ilustración 2
donde se puede ver en detalle la red óptica colombiana y
ecuatoriana.
3
Ilustración 2 Red óptica entre Colombia y Ecuador
VII. ESTADO DEL ARTE
Durante muchos años varios sistemas de comunicaciones han
surgido con la finalidad de obtener transmisiones más fiables
que sean capaces de soportar grandes tasas de transmisión a
mayores distancias. Antes del siglo 19, los sistemas de
comunicaciones estaban basados en señales ópticas o acústicas,
(señales de humo, fuego, sonidos, etc.) que tenían tasas de
transmisión muy bajas y que no permitían enviar toda clase de
información. Con la invención de telégrafo en 1838 por Samuel
F. B. Morse se inició una nueva época de comunicaciones
basadas en electricidad que alcanzaban tasas de transmisión de
hasta 10 bps.
Con la invención del láser en 1960 nació una nueva etapa de la
historia de las telecomunicaciones. Teniendo en cuenta que las
frecuencias ópticas están en el orden de 5x1014 Hz, el láser
tiene una capacidad de información que excede a los sistemas
de microondas por un factor de 105, que equivale
aproximadamente a 10 millones de canales de televisión.
Tratando de aprovechar esta ventaja, múltiples experimentos
utilizando canales ópticos atmosféricos se realizaron en esa
época, sin embargo, el alto costo de estos sistemas y los
problemas que se presentaban en el medio como la niebla, el
polvo, la lluvia, entre otros, ocasiono que estos no se llevaran a
la realidad.
En 1966 se sugirió que las fibras ópticas eran la mejor opción
para utilizar el láser y transmitir información, debido a que estas
eran capaces de guiar la luz de una manera similar de como los
cables de cobre guiaban electrones. Sin embargo, existía el
problema de la gran atenuación que presentaban las fibras de
aquel entonces, 1,000 dB/km y no fue hasta 1970 cuando estas
perdidas se lograron reducir debajo de los 20 dB/km, en esa
misma época se demostraron los láseres semiconductores de
arseniuro de galio, trabajando continuamente a temperatura
ambiente, siendo estos dos eventos, grandes impulsores del
desarrollo de las comunicaciones por fibra óptica.
Posteriormente viene una etapa de desarrollo en las
comunicaciones ópticas que se han categorizado en 5
generaciones, durante las cuales, el producto BL (B velocidad
de transmisión y L distancia entre repetidores), dicha velocidad
se vino duplicando cada año.
Primera generación: Los sistemas ópticos de primera
generación operaban a 850 nm y utilizaban laser semiconductor
GaAs con fibras ópticas multimodo. Estos sistemas estuvieron
operando comercialmente entre 1977 y 1979, trabajando a
velocidades de 34 a 45 Mbps y eran capaces de transmitir hasta
10km sin usar repetidores, esta distancia, corta en la actualidad,
representaba una gran ventaja para aquella época en referencia
al cable coaxial, cuya distancia entre repetidores era de apenas
1 km, lo cual impulso de manera sustancial la sustitución del
cable coaxial por el de fibra óptica en enlaces de larga distancia.
Segunda generación: Basada en láseres InGaAs (Arseniuro de
indio y galio) operando a 1310 nm estuvo disponible a principio
de los años 80’s, el hecho de que la fibra presentaba una
atenuación debajo de 1dB/km y una baja dispersión en esta
región motivo el desarrollo de sus respectivos láseres y
detectores en esta franja. Sin embargo, la tasa de transmisión
estaba limitada debajo de los 100 Mbps debido a que presentaba
dispersión en las fibras multimodo. Este inconveniente fue
superado en 1981 cuando se demostró la transmisión de 2 Gbps
sobre 44 km de fibra óptica monomodo, de esta forma, para el
año 1988 los sistemas operando a velocidades de hasta 1.7 Gbps
a distancias de 50 km estuvieron disponibles comercialmente.
Tercera generación: Para 1979 las perdidas por atenuación en
la fibra en la región de 1550 nm eran mínimas,
aproximadamente de 0.2 dB/km. Sin embargo, la operación de
los sistemas ópticos sobre esta región se vieron retrasados
debido a la dispersión de la fibra monomodo a esta longitud de
onda. En 1985, experimentos de laboratorio demostraron la
posibilidad de transmitir información a tasas de hasta 4 Gbps
sobre distancias superiores a los 100 km. Por lo que los sistemas
de tercera generación a 2.5 Gbps estuvieron disponibles
comercialmente para el año 1992, años después se introdujeron
a 10 Gbps.
Cuarta generación: Las tres primeras generaciones son
prácticamente operacionales. La cuarta empieza a usarse y ha
estado limitada hasta ahora fundamentalmente por la
disponibilidad de dispositivos.
Quinta generación: Utiliza dispositivos similares a los de la
cuarta, pero las técnicas coherentes imponen sistemas
diferentes típicos de los receptores heterodinos, así como una
gran fuerza espectral para los osciladores.
4
Ilustración 3 Velocidad binaria en función de la longitud del vano
para las diferentes generaciones de sistemas de fibra óptica
Hoy en dia, empresas como Huawei, Alcatel-Lucent o Ericsson
ofrecen plataformas DWDM a 40 Gbps empleando hasta 160
canales sobre banda C y L con separaciones de 50 gHz entre
canales. La mayoría de estos sistemas se encuentran preparados
para soportar tasas de transmisión de hasta 100 Gbps.
VIII. MARCO CONCEPTUAL.
FIBRA ÓPTICA
Se denomina el filamento o haz de filamentos cilíndricos
dieléctricos fabricado con material transparente y flexible,
principalmente a partir de vidrio o plástico.
En este sentido, la fibra óptica es un eficaz medio físico para
transmitir datos de un lugar a otro, a velocidades superiores y
cubriendo distancias mayores que otros medios, como los
inalámbricos o los cables de cobre. Como tal, la fibra óptica está
constituida por un núcleo transparente de vidrio puro de
diámetro más pequeño, con un revestimiento que le proporciona
un menor índice de refracción, lo que significa que las señales
de luz se mantengan dentro del núcleo y puedan viajar grandes
distancias sin dispersarse y capturadas por algún emisor óptico.
Hacen parte de la fibra uno o varios recubrimientos de
protección mecánica. Por este motivo, hoy en día ya hay cables
de fibra óptica que atraviesan mares y océanos.
FIBRA ÓPTICA MONOMODO
Su fabricación es más difícil, debido a su mínimo diámetro del
núcleo y presenta problemas en su acoplamiento óptico por esta
misma razón la ventaja de esta fibra consiste en su mayor ancho
de banda, ya que en ella solo hay un único modo y por lo tanto
desaparece la dispersión modal. Esta ventaja se aprecia
específicamente cuando se puede mantener pequeña la
dispersión del material, la dispersión del material decrece con
longitudes de onda mayores.
FIBRA OPTICA MULTIMODO
Originalmente usado para largas distancias y sistemas trunking
interoficinas, y fueron desplazadas por las fibras de modo
simple (single-mode) para aplicaciones de telecomunicación.
Ilustración 4 fibra multimodo diametros
FIBRAS DE INDICE ABRUPTO
Se denomina de índice abrupto porque el cambio de índices del
núcleo a la envoltura es abrupto donde se suponían índices de
refracciónn_1 para el núcleo y n_2 para la envoltura de tal
forma que n_1 > n_2 en estas fibras se propagan varios modos
Ilustración 5 Perfil de índice de refracción y modos trasmitidos de
fibras de índice abrupto; (a) abrupto multimodo; (b) fibra abrupta
monomodo.
La dispersión modal se presenta por los diferentes modos o
caminos que sigue un rayo de luz en la fibra óptica multimodo,
dando como resultado que los rayos recorran distancias
diferentes y lleguen al otro extremo en tiempos distintos
provocándose traslape y ensanchamiento de los pulsos de luz y
solo se presenta en las fibras multimodo.
“FIBRA ÓPTICA MONOMODO ESTÁNDAR (STANDARD
SINGLE-MODE FIBER, SSMF):
Esta fibra se caracteriza por una atenuación en torno a los 0,2
dB/km y una dispersión cromática de unos 16 ps/km-nm en
tercera ventana (1550 nm). La longitud de onda de dispersión
nula se sitúa en torno a los 1310 nm (segunda ventana) donde
su atenuación aumenta ligeramente. Está normalizada en la
recomendación ITU G.652 y existen millones de km de este tipo
de fibra instalados en redes ópticas de todo el mundo, que se
benefician de sus bajas pérdidas a 1550 nm y de la utilización
de los amplificadores ópticos de fibra dopada con erbio
(EDFA). Algunos ejemplos de este tipo de fibra serían: SMF-
28 (Corning) y AllWave (Lucent). En el segundo caso, además,
la fibra se caracteriza por eliminar el pico de absorción de OH,
por lo que dispone de una mayor anchura espectral para la
transmisión en sistemas multicanal CWDM.” [1].
5
“FIBRA ÓPTICA DE DISPERSIÓN DESPLAZADA
(DISPERSION-SHIFTED FIBER, DSF):
Mediante la modificación geométrica del perfil de índice de
refracción, se puede conseguir desplazar la longitud de onda de
dispersión nula a tercera ventana, surgiendo de este modo las
fibras de dispersión desplazada. Sus pérdidas son ligeramente
superiores (0,25 dB/km a 1550 nm), pero su principal
inconveniente proviene de los efectos no lineales, ya que su área
efectiva es bastante más pequeña que en el caso de la fibra
monomodo estándar. Luego este tipo de fibras no son en
principio adecuadas para sistemas DWDM, ya que el fenómeno
no lineal de mezclado de cuatro ondas (FWM) produce
degradaciones significativas. Este tipo de fibras se describe en
la recomendación ITU G.653.” [1].
“FIBRA ÓPTICA DE DISPERSIÓN DESPLAZADA NO
NULA (NON-ZERO DISPERSION-SHIFTED FIBER,
NZDSF):
Para resolver los problemas de no linealidades de la fibra de
dispersión desplazada surgieron este tipo de fibras, que se
caracterizan por valores de dispersión cromática reducidos,
pero no nulos. En el mercado se pueden encontrar fibras con
valores de dispersión tanto positivos (NZDSF+) como
negativos (NZDSF-), con el fin de ser utilizadas en sistemas de
gestión de dispersión. En la recomendación ITU G.655 se puede
encontrar información sobre este tipo de fibras. Algunos
ejemplos de este tipo de fibras serían: LEAF (Corning), True-
Wave (Lucent) y Teralight (Alcatel).” [1]
“FIBRA ÓPTICA COMPENSADORA DE DISPERSIÓN
(DISPERSION COMPENSATING FIBER, DCF):
Este tipo de fibra se caracteriza por un valor de dispersión
cromátiva elevado y de signo contrario al de la fibra estándar.
Se utiliza en sistemas de compensación de dispersión,
colocando un pequeño tramo de DCF para compensar la
dispersión cromática acumulada en el enlace óptico. Como
datos negativos, tiene una mayor atenuación que la fibra
estándar (0,5 dB/km aprox.) y una menor área efectiva.” [1].
“FIBRA ÓPTICA MANTENEDORA DE POLARIZACIÓN
(POLARIZATION-MAINTAINING FIBER, PMF):
Es otro tipo de fibra monomodo que se diseña para permitir la
propagación de una única polarización de la señal óptica de
entrada. Se utiliza en el caso de dispositivos sensibles a la
polarización, como por ejemplo moduladores externos de tipo
Mach-Zehnder. Su principio de funcionamiento se basa en
introducir deformaciones geométricas en el núcleo de la fibra
durante el proceso de fabricación para conseguir un
comportamiento birrefringente.” [1]
“FIBRA ÓPTICA DE PLÁSTICO (PLASTIC OPTICAL
FIBER, POF)
Las fibras ópticas de plástico constituyen una solución de bajo
coste para realizar conexiones ópticas en distancias cortas,
como por ejemplo en el interior de dispositivos, automóviles,
redes en el hogar, etc. Se caracterizan por unas pérdidas de 0,15-
0,2 dB/m a 650 nm (se suele emplear como transmisor un LED
rojo) y por un ancho de banda reducido como consecuencia de
su gran apertura numérica (diámetros del núcleo del orden de 1
mm), pero por otra parte ofrecen como ventajas un manejo e
instalación sencillos y una mayor robustez. Como ejemplo, las
pérdidas que se producen son muy bajas con radios de curvatura
de hasta 25 mm, lo que facilita su instalación en paredes y
lugares estrechos. Además, avances recientes están propiciando
mayores anchos de banda y distancias.” [1]
“FIBRA ÓPTICA DE CRISTAL FOTÓNICO
Recientemente han surgido un nuevo tipo de fibras de sílice
caracterizadas por una microestructura de agujeros de aire que
se extiende a lo largo de la misma. Su inusual mecanismo de
guiado, basado en el denominado guiado intrabanda, hace que
presenten toda una serie de propiedades únicas que las
diferencian de las fibras ordinarias. Entre estas propiedades,
destaca la posibilidad de construirlas con núcleos de tamaño
muy pequeño para acrecentar los efectos no lineales, así como
con bandas de propagación monomodo muy extensas. Además,
la dispersión cromática de estas fibras puede ajustarse mediante
el diseño adecuado de su geometría, o sea de su microestructura,
pudiendo obtenerse valores inalcanzables con la tecnología de
fibra óptica convencional.” [1]
Ilustración 6 Fibra óptica de cristal fotónico
FIBRA ‘OPTICA DE ESTRUCTURA AJUSTADA
“En los cables de estructura ajustad se le hace un recubrimiento
o capa sobre cada uno de los hilos en material termoplástico
(buffer) la fibra ahora tiene un diámetro de 0.9 mm de manera
tal que permite que sea más fácil su manejo e identificación y
su conectividad, este recubrimiento le brinda protección contra
la humedad, su diseño permite ser empleado en trabajo de
interiores gracias a su gran flexibilidad y mayor radio de
curvatura.” [3], [4].
Ilustración 7 Fibra optica estructura ajustada
6
CABLES BAJO TUBO
“Los cables bajo tubo están bien protegidos por éste, por lo cual,
no necesitan en principio estar muy reforzados. Es importante
que resistan bien la humedad, que sean totalmente estancos.
El tendido de este cable presenta algunos problemas, por lo que
es importante que el cable sea ligero (el esfuerzo necesario es
proporcional al peso del cable) y que su cubierta deslice lo
mejor posible.” [4]
CABLES ENTERRADOS DIRECTAMENTE
“Este tipo de cables debe ser muy resistente mecánicamente, así
como inmune a la humedad. Suelen ser cables pesados con
armaduras de trenza de acero, cinta de acero corrugado o corona
de hilos de acero o aramida. Siempre debe tener doble cubierta.”
[4]
TIPOS DE CONECTORES DE FIBRA OPTICA
• ST (Straight Tip ó Punta Recta):
Es el conector más usado especialmente en terminaciones de
cables MM y para aplicaciones de Redes. [5]
Ilustración 8 Conector Straight tip o punta recta
• SC (Subscriber Connector or “Square Connector” ó Conector
de Suscriptor):
Conector de bajas pérdidas, muy usado en instalaciones de SM
y aplicaciones de Redes y CATV. [5]
Ilustración 9 Conector cuadrado o conector de suscriptor
• LC (Lucent Connector or “Littlie Connector” ó Conector
pequeño):
Conector más pequeño y sofisticado, usado en Trasceivers y
equipos de comunicación de alta densidad de datos. [5]
Ilustración 10 Conector cuadrado
• FC (Ferule Connector ó Conector Férula):
Conector usado para equipos de medición como OTDR.
Además, comúnmente utilizado en conexiones de CATV. [5]
Ilustración 11 conector de Ferula
IX. ALCANCES Y LIMITACIONES.
Los de este proyecto serán:
Se realizará la documentación teórica sobre el
planeamiento del enlace óptico entre las ciudades de
Bogotá y Santa Marta con bajada de enlace en dos
ciudades intermedias.
Se hará la simulación del enlace mencionado en el
software optisystem.
Las limitaciones:
No se llevará acabo el ejercicio de implementación
del enlace.
X. METODOLOGÍA
La determinación de la distancia total del enlace es de crucial
importancia, ya que los equipos necesarios, la cantidad de cable
y el presupuesto de ancho de banda y de potencia pueden variar
en función a este parámetro.
Utilizando Google maps se observa la existencia de dos
posibles rutas (Bogotá- Puerto Boyacá - Aguachica - Santa
Marta) la cual tiene una distancia de 954 km y y la segunda y
más larga (Bogotá - Tunja - Duitama- Aguachica - Santa Marta)
cuya distancia es de 1184 km.
Ilustración 12 Posibles rutas consideradas.
7
También a partir de la información disponible en los sitios de
las alcaldías de cada municipio se extrae información
geográfica y demográfica para hacer la evaluación de que
camino elegir.
Descripción de las ciudades en las dos rutas
Puerto Boyacá
Población: 55,286 habitantes. El municipio de Puerto Boyacá hace parte del Magdalena
Medio Boyacense y se localiza sobre la margen derecha del Río
Magdalena. La ciudad se encuentra estratégicamente ubicada
entre las principales ciudades capitales de los departamentos de
Santander, Caldas, Antioquia, Cundinamarca y Boyacá. Esta
característica la sitúa como una ciudad apta para la inversión y
como destino turístico.
Aguachica:
Población: 74.405 habitantes.
El municipio de Aguachica está localizado al sur del
departamento del Cesar a 301 Km. de Valledupar. Su cabecera
municipal está localizada a los 08° 45’’ de latitud norte y 73°37’
37’’ de longitud oeste del meridiano de Greenwich a 190 metros
sobre el nivel del mar (msnm); Según las coordenadas
X1:1.375.000, X2: 1.430.000; Y1: 1.035.000, Y2: 1.065.000.
El municipio se localiza en la zona intertropical ecuatorial, con
una extensión total de 876,26 Km2, temperatura media de 28°C,
y precipitación media anual de 1 835 mm, limita al norte con
los municipios de La Gloria (Cesar) y El Carmen (Norte de
Santander), por el Este con el municipio de Río de Oro (Cesar),
por el sur con San Martín (Cesar) y Puerto Wilches (Santander),
por el Oeste con el municipio de Gamarra (Cesar) y Morales
(Bolívar).
Tunja
Población: 191,878 habitantes.
La Ciudad de Tunja se encuentra localizada en el Valle del Alto
Chicamocha en la región del Altiplano Cundiboyacense, sobre
la Cordillera Oriental de los Andes en el centro del país. Existen
tres zonas orográficas dentro de la zona urbana: La planicie a
2650 metros sobre el nivel del mar, la meseta hacia el centro y
sur de la ciudad a 2770 msnm, donde se encuentra el Centro
Histórico y las Colinas donde alcanza los 2900 metros en los
barrios de la zona occidental. En la zona rural, la altura sobre el
nivel del mar oscila entre 2.400 msnm en el extremo suroriental
hasta los 3.250 msnm en límites con los municipios de Cucaita
y Samacá.33 La altura promedio es de 2720 msnm lo que la
hace la capital más alta de Colombia y una de las quince
ciudades más altas del mundo
Se procede a determinar la distancia total del enlace, teniendo
en cuenta que por facilidad se hará el tendido del cableado por
las carreteras que comunican ambas ciudades, existen dos
posibles rutas la primera y la más corta (Bogotá- Puerto Boyacá
- Aguachica - Santa Marta) la cual tiene una distancia de 954
km y la segunda y más larga (Bogotá - Tunja - Duitama-
Aguachica - Santa Marta) cuya distancia es de 1184 km. Por
tener una distancia menor se escoge la primera ruta de 954 km.
Duitama
Población: 103 552 habitantes.
La Ciudad de Duitama se localiza en el departamento de
Boyacá, pertenece a la región geográfica Andina y se ubica en
el altiplano Boyacense, entre los cauces del río Chiticuy y el río
Surba. Duitama es capital de la provincia del Tundama y se
encuentra sobre el corredor industrial de Boyacá.
La ciudad está rodeada y atravesada de sur a norte por los cerros
de la Milagrosa o el Calvario, San José Alto, Alacranera o
Tavor, la Tolosa, el Cargua, Tocogua, Pan de Azúcar, el Cerro
del Nevado, el Alto del tigre y el Monte Rusio (más conocido
como el páramo de la Rusia). Los anteriores accidentes
geográficos son todos pertenecientes a las estribaciones de la
cordillera oriental.
Dentro de sus principales puntos orográficos destacan los
páramos de Pan de Azúcar y el páramo de La Rusia con alturas
que superan los 3.800 msnm. Igualmente destaca la Cuchilla de
Laguna Seca (sector donde se ubican las antenas de radio), el
Morro de la Rusia (donde se ubica las torres y antenas de
transmisión), Cerro de Pan de Azúcar, Morro de La Cruz,
Morro de Peña Blanca y cuchilla de Peña Negra (donde se ubica
la Base Militar).
Teniendo en cuenta la distancia total del enlace es de 954 Km y
la relevancia de los centros urbanos en esta ruta se elegirán dos
ciudades para la bajada y subida del enlace
El enlace se dividirá en 3 segmentos, (Bogotá - Puerto Boyacá)
242 km, (Puerto Boyacá - Aguachica) 349 km y finalmente
(Aguachica - Santa Marta) 372 km, Pero se tratará en 5 tramos
debido a las propiedades de los equipos y de la fibra, esto se
explicará en el desarrollo del proyecto.
Posteriormente se elegirá el tipo de fibra con base al criterio de
tasa de bits que se requiera transmitir, la tasa de bits a transmitir
es el eje central del planeamiento del enlace de fibra óptica, ya
que, de acuerdo a este, se escogerán los diferentes equipos como
amplificadores, los módulos de bajada, etc.
XI. DATOS Y EQUIPOS ESCOGIDOS.
El tipo de cable de fibra que se usara para el diseño es Cable
Auto Soportado ADSS y se elegirá la fibra monomodo ya que
esta presenta mejores características para realizar conexiones de
larga distancia con la ayuda de un láser de alta intensidad. Se
usará cable óptico ADSS P/N AD10-144-S del fabricante Aksh
OptiFibre Ltd. Algunos de sus parámetros se observan en la
siguiente figura:
8
Este cable es diseñado para ser utilizado en estructuras aéreas
comúnmente redes eléctricas o de distribución energética
(postes o torres), posee características técnicas que permite
soportar condiciones ambientales extremas y la forma de
instalación es a través de soportes y abrazaderas especiales.
Se eligió el amplificador del fabricante Amonics, en el cual se
encuentra el amplificador como Booster, preamplificador y
amplificador de línea. Algunas de sus características se
observan en la siguiente figura:
Se escogió el módulo óptico add and drop MUX/DEMUX del
fabricante Furukawa. Sus especificacionesn pueden ser
observadas en la siguiente figura:
Ilustración 15 Modulo Add & Drop
Se eligió el transmisor receptor OI1125 el cual presenta las
siguientes especificaciones:
Aunque puede llegarse hasta una tasa de 622 Mb/s, las
especificaciones del dispositivo no garantizan tasas inferiores a
los 2.4 Gb/s.
Debe tenerse en cuenta que para el diseño se eligió
fbTOTAL=10Gbps Para el atenuador se eligió un dispositivo
que tiene rango de atenuación de 0 dB a 25 dB que además
presenta las siguientes especificaciones:
Selección de empalme Los empalmes son uniones permanentes
de tramos de fibra óptica que introducen pérdidas de inserción,
las cuales hay de dos tipos: Empalme por fusión: Este tipo de
empalme ofrece el nivel de atenuación más bajo, generalmente
Ilustración 13 Especificaciones fibra
Ilustración 17 Especificaciones de dispositivos de transmision y
recepción.
Ilustración 16 Especificaciones modulo Add & Drop
Ilustración 14 Especificaciones amplificadores
Ilustración 18 Especificaciones atenuador
9
los empalmes de fibra monomodo se realizan por fusión. Para
realizar esta técnica se utiliza un dispositivo llamado
empalmadora de fusión la cual genera un arco eléctrico para
soldar los dos tramos de fibra.
Empalme mecánico: Se utiliza para restauraciones temporarias
y para la mayoría de los empalmes de fibra multimodo.
Conociendo los tipos de empalme, se decide utilizar el empalme
por fusión ya que es el más común a utilizar para la fibra
monomodo la cual fue seleccionada anteriormente, además de
ofrecer un nivel de atenuación bajo.
XII. DESARROLLO DEL PROYECTO.
Estudio y selección de sitios:
Puerto Boyacá: Se escoge la ciudad de Puerto Boyacá porque
se considera un punto estratégico al ser uno de los principales
puertos del Magdalena medio y contar con una población
aproximada de 50000 habitantes, además de estar ubicado en la
ruta más corta entre Bogotá y Santa Marta.
Aguachica: Se escoge la ciudad de Aguachica por ser la
segunda ciudad más importante del departamento del Cesar,
cuenta con una población de 106.957 habitantes siendo un
punto de conexión entre el norte y el interior oriental del país a
través de la Troncal del Magdalena (Ruta Nacional 45) y la
Troncal Central (Ruta Nacional 45A), contando además con
transporte aéreo, férreo y en forma paralela con la vía fluvial
del río Magdalena.
Cálculos de presupuestos de potencia
Primero se calcularán las distancias máximas y mínimas para
el diseño de los enlaces, para esto se debe tener en cuenta las
pérdidas a lo largo del trayecto del enlace, utilizando la
siguiente expresión:
𝐿𝑅 =𝑃𝑇 − 𝑆 − 𝑁𝐶𝑥𝛼𝐶 + 𝛼𝐸 − 𝑀𝐷
𝛼𝐸𝐿𝑐 + 𝛼𝐹𝑂
(1)
Donde
• La potencia de transmisión 𝑃𝑇𝑚𝑖𝑛 = 0𝑑𝐵 𝑦 𝑃𝑇𝑚𝑎𝑥 = 4 𝑑𝐵
• Constante de atenuación de la fibra 𝛼𝐹𝑂 = 0.22𝑑𝐵/𝐾𝑚
• Sensibilidad 𝑆𝑚𝑎𝑥 = −30 𝑆𝑚𝑖𝑛 = −8
• Longitud del carrete 𝐿𝑐 = 12 𝐾𝑚
• Atenuación del conector 𝛼𝑐 = 0.1 𝑑𝐵
𝐿𝑅𝑚𝑖𝑛 =0+8−(2𝑥0.1)+0.1−3
0.1
12+0.22
= 21.45 𝐾𝑚 (2)
𝐿𝑅𝑚𝑎𝑥 =4+30−(2𝑥0.1)+0.1−3
0.1
12+0.22
= 135.32𝐾𝑚 (3)
Con lo que se observa que la distancia mínima a la que podría
transmitirse sin necesidad de amplificadores o repetidores será
de 21.45 Km en el peor de los casos, y 135.32 Km para el mejor.
Teniendo en cuenta que se trasmite con una potencia de salida
entre 0 dBm y 4 dBm de acuerdo a las especificaciones del
equipo transmisor seleccionado, se puede realizar las siguientes
afirmaciones, si se coloca un amplificador Booster en la etapa
de transmisión, aportando una ganancia de 26 dB al sistema,
puede obtenerse un alcance de 135.32 Km en el peor de los
casos y 249.78 Km para en el mejor de los casos, si se agrega
un amplificador de línea el cual suma una ganancia de 43 dB,
se obtiene un alcance de 209.78 Km en el peor de los casos y
una distancia de 323.64 Km en el mejor de los casos. Si se
agrega un amplificador booster junto con un amplificador de
línea se obtendria 325.40 Km para el peor de los casos y 439.27
Km para el mejor caso, pero para este caso la decisión será
colocar un Booster (26 dBm) al comenzar la línea y
finalizaremos colocando un pre-amplificador (21 dBm) con lo
cual conseguiremos 45 dBm y una distancia de 218.5 Km en el
peor de los casos y 349.92 en el mejor de los casos lo cual será
suficiente para el primer segmento en la red. El primer tramo
comprende la distancia entre las ciudades de Bogotá y Puerto
Boyacá que se encuentran separadas a una distancia de 245 Km,
escogimos este punto para colocar un pre-amplificador y un
módulo add drop que nos permita subir y bajar canales en este
lugar, se debe tener en cuenta que a la salida del transmisor se
instala un amplificador como booster que provee 26 dB de
ganancia con el fin de impulsar la señal de salida y con lo cual
se requieren 4 conectores en el trayecto, además de que al final
del trayecto se colocará un pre-amplificador con 2 conectores
más, para el caso de la fibra óptica calculamos que el número
de empalmes corresponderá a 20 de acuerdo a la formula (
245/12-1=19.41), y teniendo en cuenta la constante de
atenuación de la fibra que escogimos que es de 0.22 dB/km.
𝑃𝐺𝑢𝑎 𝑚𝑖𝑛 = 𝑃𝑇𝑚𝑖𝑛 + 𝐺𝛼𝑚𝑝 − 𝑁𝐸𝑥𝛼𝐸− 𝛼𝐹𝑂𝑥𝐿𝑡𝑟𝑎𝑚𝑜 − 𝑀𝐷
(4) 𝑃𝑚𝑖𝑛 = 0 + 26 − (4𝑥0.1) − (20𝑥0.1) − (0.22𝑥245) −3 = −33.3 𝑑𝐵𝑚 (5)
𝑃 𝑚𝑎𝑥 = 𝑃𝑇𝑚𝑎𝑥 + 𝐺𝛼𝑚𝑝 − 𝑁𝑐𝑥𝛼𝑐− 𝑁𝐸𝑥𝛼𝐸
− 𝛼𝐹𝑂𝑥𝐿𝑡𝑟𝑎𝑚𝑜 −
𝑀𝐷 (6)
𝑃𝑚𝑎𝑥 = 4 + 26 − (4𝑥0.1) − (20𝑥0.1) − (0.22𝑥245) − 3 =−29.3 𝑑𝐵𝑚 (7)
10
Con lo que se obtiene que en Puerto Boyacá el nivel de
recepción estará en el orden de -33.3 dBm hasta los -29.3 dBm.
Nos detenemos con el fin de instalar un pre-amplificador que
para nuestro caso tiene un umbral mínimo de -40 dBm con lo a
partir del calculó obtenido es viable instalar el equipo ya que en
el peor de los casos tendremos -33.3 dBm a la salida del trayecto
de fibra valor que se encuentra dentro del rango de recepción,
para nuestro caso el equipo utilizado como pre-amplificador
provee una ganancia 21 dB Con lo que podemos decir que el
nivel de señal recibido en Puerto Boyacá por el módulo add
drop será de:
𝑃𝑃𝐵𝑚𝑖𝑛 = 𝑃𝑇245𝑚𝑖𝑛 + 𝐺𝛼𝑚𝑝 − 𝑁𝑐𝑥𝛼𝑐− 𝑀𝐷 (8)
𝑃𝑃𝐵𝑚𝑖𝑛 = −33.4 + 21 − (2𝑥0.1) − 3 = −15.6 𝑑𝐵𝑚 (9)
𝑃𝑃𝐵𝑚𝑎𝑥 = 𝑃𝑇245𝑚𝑖𝑛 + 𝐺𝛼𝑚𝑝 − 𝑁𝑐𝑥𝛼𝑐
− 𝑀𝐷(10)
𝑃𝑃𝐵𝑚𝑎𝑥 = −29.4 + 21 − (2𝑥0.1) − 3 = −11.6 𝑑𝐵𝑚(11)
Ahora bien, para este primer tramo se hizo una simulación con
la cual se puede corroborar el comportamiento de la potencia a
través del diseño realizado, para ello se utilizo el software
Optysistem con el cual se modelo el comportamiento de redes
ópticas a través de su interfaz gráfica y de cálculos nos da una
idea de cómo se va comportar nuestro diseño. A continuación,
se observa una imagen tomada desde el software de simulación
con el valor de la potencia simulada en la herramienta.
Ilustración 19 Simulacion optisystem (Imagen completa en anexos)
Respecto a la imagen es muy importante observar que la
herramienta permite modelar todas las características de
comportamiento de los elementos que componen la red óptica,
por ejemplo, las características de la fibra escogida, la ganancia
de los amplificadores, la potencia de trasmisión y
adicionalmente tiene varias herramientas de análisis del
comportamiento como el Optical Power Meter donde se puede
observar la potencia en dBm en cada uno de los puntos que sean
de interés, a decir verdad es una herramienta muy completa que
provee un sin número de posibilidades de análisis, en este
documento no se ahonda demasiado en la plataforma de
simulación pero se usa para asemejar un poco el modelo
realizado.
Ahora se establecerá un enlace entre Puerto Boyacá y Peroles-
Barrancabermeja con el propósito de colocar el amplificador de
línea en este, entre los cuales hay una distancia de 179 km, por
lo cual se requiere calcular el número de empalmes necesitados
para este enlace ( 179/12-1=14 ) y se utilizarán cuatro
conectores. El nivel de señal recibido en Peroles será:
𝑃𝑃𝑚𝑖𝑛 = 𝑃𝑇𝑚𝑖𝑛 + 𝐺𝛼𝑚𝑝 − 𝑁𝑐𝑥𝛼𝑐− 𝑁𝐸𝑥𝛼𝐸
−
𝛼𝐹𝑂𝑥𝐿𝑡𝑟𝑎𝑚𝑜 − 𝑀𝐷 (12)
𝑃𝑃𝑚𝑖𝑛 = 0 + 26 − (4𝑥0.1) − (14𝑥0.1) − (0.22𝑥179) −3 = −18.18𝑑𝐵𝑚 (13)
𝑃𝑃𝑚𝑎𝑥 = 𝑃𝑇𝑚𝑎𝑥 + 𝐺𝛼𝑚𝑝 − 𝑁𝑐𝑥𝛼𝑐−
𝑁𝐸𝑥𝛼𝐸− 𝛼𝐹𝑂𝑥𝐿𝑡𝑟𝑎𝑚𝑜 − 𝑀𝐷(14)
𝑃𝑃𝑚𝑎𝑥 = 4 + 26 − (4𝑥0.1) − (14𝑥0.1) − (0.22𝑥179) −3 = −14.18𝑑𝐵𝑚(15)
Con lo que se obtiene que en Peroles el nivel de recepción estará
en el orden de -18.18dBm hasta los -14.18dBm, al introducirse
de nuevo el amplificador de línea el cual posee una ganancia de
43dB se tendrá una potencia de salida que irá desde los
24.82dBm hasta los 28.82dBm y ahora, se establecerá un enlace
desde Peroles hasta Aguachica.
La distancia entre estos dos es de 173 km, por lo que el número
de empalmes estará dado por 173/12-1=14 y se utilizarán dos
conectores, por lo que el nivel recibido en Aguachica será:
𝑃𝐴𝑐𝑚𝑖𝑛 = 𝑃𝑇𝑃𝑚𝑖𝑛 − 𝑁𝑐𝑥𝛼𝑐− 𝑁𝐸𝑥𝛼𝐸
− 𝛼𝐹𝑂𝑥𝐿𝑡𝑟𝑎𝑚𝑜 − 𝑀𝐷
(16)
𝑃𝐴𝑐𝑚𝑖𝑛 = 24.82 − (2x0.1) − (14x0.1) − 0.22x173 − 3 =−17.84 (17)
𝑃𝐴𝑐𝑚𝑎𝑥 = 𝑃𝑇𝑃𝑚𝑎𝑥 − 𝑁𝑐𝑥𝛼𝑐− 𝑁𝐸𝑥𝛼𝐸
− 𝛼𝐹𝑂𝑥𝐿𝑡𝑟𝑎𝑚𝑜 − 𝑀𝐷
(18)
𝑃𝐴𝑐𝑚𝑎𝑥 = 28.82 − (2𝑥0.1) − (14𝑥0.1) − (0.22𝑥173) −3 = −13.84 (19)
En este punto se instalará un módulo Add & Drop con el fin de
generar el enlace de subida y bajada y proporcionarle el servicio
de transmisión de datos, no es necesario colocar un atenuador
ya que los valores obtenidos se encuentran en el rango para el
mux/demux.
11
Adicional a ello se realiza también la correspondiente
simulación del trayecto donde podemos observar el
comportamiento del enlace en la plataforma de Optisystem y
podemos corroborar algunos de los cálculos realizado, por
ejemplo, el valor en dBm en la salida para nuestros cálculos esta
entre -17.84 dBm y-13.84 dBm, ahora observemos la
simulación
Ilustración 20 simulacion Peroles-Aguachica (Imagen completa en
anexos)
Al correr la simulación que se encuentra anteriormente
propuesta en la plataforma se coloca un medidor de potencia al
final del enlace se observa que el valor obtenido en potencia
mediante la simulación al final del trayecto es de -11.216 dBm
que se encuentra muy cerca del rango teóricamente calculado,
así podemos confirmar que el dimensionamiento realizado para
el enlace es posible de replicar en la realidad y de que los
cálculos se asemejan bastante a lo que esperamos que ocurra.
Ilustración 21 medidor de potencia de simulacion Peroles-Aguachica
Por último, se establece un enlace entre Aguachica y Santa
Marta con un punto intermedio donde se instalará el
amplificador de línea el cual será la ciudad de La Loma Cesar.
La distancia entre Aguachica y La Loma es de 180 km, por lo
cual el número de empalmes estará dado por 180/12-1=14 y el
número de conectores será de cuatro. El nivel de señal recibido
en será de:
𝑃𝐶𝑢𝑟𝑚𝑖𝑛 = 𝑃𝑇𝑚𝑖𝑛 + 𝐺𝛼𝑚𝑝 − 𝑁𝑐𝑥𝛼𝑐− 𝑁𝐸𝑥𝛼𝐸
−
𝛼𝐹𝑂𝑥𝐿𝑡𝑟𝑎𝑚𝑜 − 𝑀𝐷 (20)
𝑃𝐶𝑢𝑟𝑚𝑖𝑛 = 0 + 26 − (4𝑥0.1) − (14𝑥0.1) − (0.22𝑥180) −3 = −18.4𝑑𝐵𝑚 (21)
𝑃𝐶𝑢𝑟𝑚𝑎𝑥 = 𝑃𝑇𝑚𝑎𝑥 + 𝐺𝛼𝑚𝑝 − 𝑁𝑐𝑥𝛼𝑐− 𝑁𝐸𝑥𝛼𝐸
− 𝛼𝐹𝑂𝑥𝐿𝑡𝑟𝑎𝑚𝑜 −
𝑀𝐷 (22)
𝑃𝐶𝑢𝑟𝑚𝑎𝑥 = 4 + 26 − (4𝑥0.1) − (14𝑥0.1) − (0.22𝑥180) −3 = −14.4𝑑𝐵𝑚 (23)
Con lo que se obtiene que en La Loma el nivel de recepción
estará en el orden de -18.4 dBm hasta los -14.4 dBm, al
introducirse de nuevo el amplificador de línea el cual posee
una ganancia de 43dB se tendrá una potencia de salida que
irá desde los 24.6 dBm hasta los 28.6 dBm y para completar
el enlace final se establecerá el enlace desde La Loma hasta
Santa Marta. La distancia entre estos dos es de 203 km, por lo
que el número de empalmes estará dado por 261/12-1=16 y se
utilizarán dos conectores, por lo que el nivel recibido en Santa
Marta será:
𝑃𝑆𝑀𝑚𝑖𝑛 = 𝑃𝐶𝑢𝑟𝑚𝑖𝑛 − 𝑁𝑐𝑥𝛼𝑐− 𝑁𝐸𝑥𝛼𝐸
− 𝛼𝐹𝑂𝑥𝐿𝑡𝑟𝑎𝑚𝑜 − 𝑀𝐷
(24)
𝑃𝑆𝑀𝑚𝑖𝑛 = 24.6 − (2𝑥0.1) − (16𝑥0.1) − (0.22𝑥203) − 3 =−24.86 𝑑𝐵𝑚 (25)
𝑃𝑆𝑀𝑚𝑎𝑥 = 𝑃𝐶𝑢𝑟𝑚𝑎𝑥 − 𝑁𝑐𝑥𝛼𝑐− 𝑁𝐸𝑥𝛼𝐸
− 𝛼𝐹𝑂𝑥𝐿𝑡𝑟𝑎𝑚𝑜 − 𝑀𝐷
(26)
𝑃𝑆𝑀𝑚𝑎𝑥 = 28.6 − (2𝑥0.1) − (16𝑥0.1) − (0.22𝑥203) −3 = −20.86 𝑑𝐵𝑚 (27)
Con esto el nivel de potencia a la salida se encontrará entre -
24,86 dBm y -20,86 dBm lo cual podemos recuperar la señal en
el módulo add & drop. A continuación, relacionamos la gráfica
de la simulación realizada
Ilustración 22 Simulacion La Loma-Santa Marta (Imagen completa en
anexos)
Para este trayecto nuevamente corremos la simulación en el
software Optisystem para realizar una comparación con los
cálculos realizados así que agregamos la imagen del valor de
potencia recibido al final del trayecto a partir de la simulación
Ilustración 23 Valor medidor de potencia Santa Marta
12
Presupuesto ancho de banda
Debe tenerse en cuenta el valor del número de hilos de la
fibra, el cual en este caso es de 24. Se tiene qué:
𝑓𝑏𝜆 =𝑓𝑏𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿
𝐻∗ 𝜆=
10𝐺𝑏𝑝𝑠
24∗4= 0.1041𝐺𝑏𝑝𝑠 (28)
Los equipos seleccionados utilizan modulación NRZ, el ancho
de banda por portadora proyectado es:
𝐵𝜆𝑃𝑅𝑂𝑌 = 2 ∗ 𝑓𝑏𝜆𝐺𝑏𝑝𝑠 = 2 ∗ 0.1041𝐺𝑏𝑝𝑠 = 0.208𝐺𝐻𝑧
(29)
El tiempo de subida de la fibra se determina con la siguiente
expresión:
𝑇𝑐𝑟𝑜𝑚 = 𝐷𝐶𝑟𝑜𝑚(𝑛𝑠/(𝑛𝑚𝑥𝑘𝑚)𝑥Λ𝑛𝑚𝑥𝑑 (30)
Donde
𝐷𝐶𝑟𝑜𝑚(𝑛𝑠/(𝑛𝑚𝑥𝑘𝑚) = 𝐷𝑀𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙(𝑛𝑠/(𝑛𝑚𝑥𝑘𝑚) +
𝐷𝐺𝑢𝑖𝑎𝑑𝑒𝑜𝑛𝑑𝑎(𝑛𝑠/(𝑛𝑚𝑥𝑘𝑚) (31)
𝐷𝐶𝑟𝑜𝑚(𝑛𝑠/(𝑛𝑚𝑥𝑘𝑚) = 0.018 − 0.001 = 0.017 (32)
Para el primer enlace:
𝑇𝑠 = 0.017𝑥1𝑥152 = 2.58𝑛𝑠 (33)
𝐵 =0.35
𝑇𝑠=
0.35
2.584𝑛𝑠= 0.1354𝐺𝐻𝑧 < 0.208𝐺𝐻𝑧 (34)
Para el segundo enlace:
𝑇𝑠 = 0.017𝑥1𝑥90 = 1.53𝑛𝑠 (35)
𝐵 =0.35
𝑇𝑠=
0.35
1.53𝑛𝑠= 0.2287𝐺𝐻𝑧 > 0.208𝐺𝐻𝑧 (36)
Para el Tercer enlace:
𝑇𝑠 = 0.017𝑥1𝑥187 = 3.179𝑛𝑠 (37)
𝐵 =0.35
𝑇𝑠=
0.35
3.179𝑛𝑠= 0.11𝐺𝐻𝑧 < 0.208𝐺𝐻𝑧 (38)
Para el Cuarto enlace:
𝑇𝑠 = 0.017𝑥1𝑥181 = 3.077𝑛𝑠 (39)
𝐵 =0.35
𝑇𝑠=
0.35
3.077𝑛𝑠= 0.1137𝐺𝐻𝑧 < 0.208𝐺𝐻𝑧 (40)
Para el quinto enlace:
𝑇𝑠 = 0.017𝑥1𝑥113 = 1.921𝑛𝑠 (41)
𝐵 =0.35
𝑇𝑠=
0.35
1.921𝑛𝑠= 0.1821𝐺𝐻𝑧 < 0.208𝐺𝐻𝑧 (42)
Para el sexto enlace:
𝑇𝑠 = 0.017𝑥1𝑥259 = 4.403𝑛𝑠 (43)
𝐵 =0.35
𝑇𝑠=
0.35
4.403𝑛𝑠= 0.0795𝐺𝐻𝑧 < 0.208𝐺𝐻𝑧 (44)
La mayoría de los enlaces no soportan el ancho de banda
requerido, puesto que solo el segundo enlace lo soporta. Para
solucionarlo, es necesario utilizar un compensador de
dispersión cromática, en la siguiente tabla se observa el valor
para cada compensador dependiendo el enlace:
Núm. Enlace DCM (ps) 1 -0.006 3 -0.008 4 -0.008 5 -0.003 6 -0.011
Tabla 1 Valores del modulo de compensación de la dispersión
cromática
CONCLUSIONES
Para diseñar un enlace de fibra óptica es imperativo
reconocer la ruta sobre la cual se va realizar la
conexión, ya que de esta depende en gran medida el
diseño de todo el enlace.
Los sistemas de simulación, como para este caso,
Optisystem son de gran ayuda en el momento de
realizar el diseño de un enlace de fibra óptica ya que
permiten una analogía del comportamiento del enlace
sin necesidad de llevarlo a la relidad.
Seleccionar bien los equipos y el tipo de fibra que se
va a utilizar dentro de la planeación permite que el
diseño sea más preciso y exacto, con lo que sea mucho
más sencilla su implementación.
Aplicar el modelo matemático que se utiliza para
calcular el presupuesto de potencia y de ancho de
banda permite que dimensionar y lograr el
comportamiento esperado sea mucho más sencillo.
Entender los conceptos de funcionamiento y
comportamiento de la fibra óptica y los equipos que
componen un enlace de comunicaciones permiten
dimensionar el funcionamiento de cualquier diseño
que se realice.
13
Las simulaciones y cálculos matemáticos son
herramientas muy potentes para diseñar enlaces de
fibra óptica y hacer que la implementación de
cualquier enlace por este medio sea mucho más
sencilla.
BIBLIOGRAFIA
Basic format for books: [1] http://proyredes.blogspot.com/2008/07/tipos-de-fibra-ptica.html [2] http://silexfiber.com/fibra-optica-holgada
[3] http://nemesis.tel.uva.es/images/tCO/contenidos/tema2/tema2_1_5.htm
[4] https://www.c3comunicaciones.es/Documentacion/Cables%20opticos.pdf
[5] https://www.fibraopticahoy.com/blog/conectores-de-fibra-optica/
[6] https://www.jasp.net/optics/fuentes.xhtml [7] https://www.itu.int/rec/dologin_pub.asp?lang=e&id=T-REC-L.12-
200005-S!!PDF-S&type=items
ANEXO
14
En esta sección agregamos las imágenes de las simulaciones en un mejor tamaño con el fin de que sea posible observarlas y entenderlas de mejor manera.
Simulación tramo 1
Simulación tramo 2
Simulación tramo 3
15